牛頓第三運(yùn)動定律告訴我們，力的作用是相互的，如果一個(gè)物體給另一個(gè)物體施加了一個(gè)力，那么受力的物體也會給施力的物體施加一個(gè)反作用力，這兩個(gè)力同時(shí)產(chǎn)生又同時(shí)消失，其大小相等、方向相反，并且總是作用在同一條直線上。

在日常生活中，作用力和反作用力可謂是隨處可見，比如說當(dāng)我們在行走時(shí)，其實(shí)就是我們通過腳給地面施加了作用力，然后利用地面提供的反作用力來前進(jìn)，又比如說當(dāng)我們在水上劃船時(shí)，其實(shí)就是我們通過船槳給水施加了作用力，然后利用水提供的反作用力前進(jìn)。

按照這樣的思路，我們會自然而然地認(rèn)為，當(dāng)飛機(jī)在天空中飛行的時(shí)候，應(yīng)該就是飛機(jī)給空氣施加了作用力，然后再利用空氣提供的反作用力前進(jìn)，于是我們就有了一個(gè)問題：太空里沒有空氣來提供反作用力，宇宙飛船是怎樣被推進(jìn)的？前進(jìn)的動力從何而來呢？

首先要講的是，有些飛機(jī)確實(shí)是需要借助空氣的反作用力來前進(jìn)的，比如說使用螺旋槳的飛機(jī)，但有些飛機(jī)卻不需要借助空氣的反作用力，比如說噴氣式飛機(jī)前進(jìn)的動力，就是來自它們的噴氣發(fā)動機(jī)噴出氣體時(shí)所產(chǎn)生的反沖力，而這種力的產(chǎn)生原理其實(shí)是動量守恒定律。

所謂動量守恒定律，是指在一個(gè)系統(tǒng)在不受外力作用或者所受外力的矢量之和為零的情況下，其總動量始終保持不變。

根據(jù)動量守恒定律可以得出，在一個(gè)靜止的系統(tǒng)因?yàn)閮?nèi)力而分裂成了兩部分的情況下，如果其中的一部分向某個(gè)方向運(yùn)動，那么另一部分就會因?yàn)閯恿渴睾愣邆湟粋€(gè)與其等大但方向相反的動量，由于動量的方向與速度相同，因此這一部分就必然會向相反的方向運(yùn)動（注：內(nèi)力可理解為系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用）。

為了說明這一點(diǎn)，我們不妨來做一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，假設(shè)你拿起一個(gè)籃球，然后穿著溜冰鞋站在光滑的冰面上靜止不動，此時(shí)你和籃球可以認(rèn)為是一個(gè)系統(tǒng)，并且在這個(gè)系統(tǒng)中，你的動量和籃球的動量矢量之和（即總動量）為零。

在此之后，如果你用力將手上的籃球向前方扔出，那么在籃球與你即將分離的瞬間，籃球的動量（p1）就等于它的質(zhì)量（m1）與它在此時(shí)的速度（v1）的乘積，即“p1 = m1 x v1”，與此同時(shí)，你的動量（p2）就等于你的質(zhì)量（m2）與你在此時(shí)的速度（v2）的乘積，即“p2 = m2 x v2”。

在籃球與你即將分離的瞬間，你和籃球仍然是一個(gè)系統(tǒng)，所以你的動量和籃球的動量的矢量之和仍然為零（動量守恒），即“p1 = -p2”，也就是說，此時(shí)你的速度（v2）就等于“-（m1 x v1）/m2”。

需要注意的是，這里的負(fù)號表示的是“v2”和“v1”的矢量方向相反，而這也就意味著，當(dāng)你將籃球向前方扔出去之后，你就會向相反的方向，也就是向后退行，扔出去的籃球速度越快，你退行的速度也就越快。

這種“系統(tǒng)通過分離出一部分，并使另一部分向相反方向運(yùn)動”的現(xiàn)象，就被稱為反沖運(yùn)動，在此過程中產(chǎn)生的反沖作用就被稱為反沖力。

宇宙飛船通常都是采用火箭發(fā)動機(jī)來作為推進(jìn)系統(tǒng)，實(shí)際上，火箭發(fā)動機(jī)也是一種噴氣發(fā)動機(jī)，所以其基本原理就是向后噴出物質(zhì)，并以噴出物質(zhì)產(chǎn)生的反沖力為動力在太空中前進(jìn)。

除了火箭發(fā)動機(jī)之外，宇宙飛船還可以采用電推進(jìn)系統(tǒng)在太空里前進(jìn)，比如說離子推進(jìn)器，其工作原理就是先將工質(zhì)電離成帶電粒子，然后再通過強(qiáng)電場產(chǎn)生的洛倫茲力將帶電粒子以極高的速度噴出，從而獲得反沖力。

可以看到，火箭發(fā)動機(jī)和電推進(jìn)系統(tǒng)的基本原理其實(shí)都差不多，不同的只不過是它們噴出的物質(zhì)不一樣，所以我們只需要將上述思想實(shí)驗(yàn)中的“你”換成宇宙飛船，再將“籃球”換成是宇宙飛船的發(fā)動機(jī)噴出的物質(zhì)，就可以清楚地知道宇宙飛船前進(jìn)的動力從何而來了。

值得一提的是，宇宙飛船還可以使用“太陽帆”來作為推進(jìn)系統(tǒng)，“太陽帆”可以被認(rèn)為是一種“無工質(zhì)發(fā)動機(jī)”，其基本原理就是利用太陽光的“光壓”來作為動力。

總而言之，不管是火箭發(fā)動機(jī)還是電推進(jìn)系統(tǒng)，又或者是“太陽帆”，其動力都不是空氣提供的反作用力，所以宇宙飛船能夠在沒有空氣的太空里前進(jìn)，也就不足為奇了。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。